如何从科学的角度理解能量的意义?
在英吉利海峡的另一侧,
答案正浮出水面。
18世纪英国的乡间别墅,
是阴谋、爱情和小道消息的发源地。
偶尔也会有实验者造访,
一个不太可能发生联系的地方,偶然的结合,
标志了一种改变世界的能量诞生。
当时,科学成为会客厅受欢迎的娱乐项目,
并发展出很多奇妙的装置,
比如,把闹钟放到真空罩里,
调好闹铃,空气被抽走后,
完全听不到闹钟的声音!
对于这些现象,没人能给出令人满意的科学解释。
但这些新奇的东西给关注这些的人带来了新的理念,
尤其是那些雄心勃勃的企业家。
马修博尔顿是一名制造商,
他也是月光社成员。
该社团的名字源于他们在月圆之夜聚会,
成员有商人,实验家和自然哲学家,
他们都热爱实用知识。
通过月光社,
马修博尔顿认识了来自苏格兰的发明家和工程师,
——詹姆斯瓦特。
几年来,瓦特一直在研究蒸汽机模型,
因此,博尔顿邀请他进行商业合作。
他们合作创建了18世纪最有影响力的合作关系,
而他们合作生产的蒸汽机不仅改变了技术也改变了科学本身。
博尔顿和瓦特创造的蒸汽机包括了人、煤和炉子,
不足之处是不便移动,体积庞大。
他们设计初衷是用于给附近的水渠加满水,
但是博尔顿和瓦特引擎的驱动力并非直接来自于蒸汽,
在一定程度上与真空有关!
蒸汽注入气缸里,
迅速冷却形成真空环境,
这样可以把活塞拉下去提供上举的动力。
正是这样的过程,
让他们发明的机器在两百年后还能工作!
瓦特不是为了甚至没有想过发明蒸汽机利用真空原理去抽水,
引擎利用这样的方式供力几十年,
瓦特和他的蒸汽机因引擎下面的一个小小的调整再次声名远播。
瓦特的重要发明是一个单独的冷凝器,
让蒸汽从一个装有冷水的水箱里冷却,
水箱在主缸的下面通过用单独的冷凝器冷却蒸汽,
真空环境在远离热气钢的地方生成,
这很小却很巧妙的技术创新带来了巨大好处——
每抽取100加仑的水,
在大幅提高效率的同时减少了煤耗,
之前的引擎将消耗四倍的煤,
现在效率提高了四倍!
利用博尔顿和瓦特的蒸汽机能节省大量原料,
商人们意识到这一点,
博尔顿和瓦特蒸汽机的成功不仅仅是由于新技术的发明,
也是因为巧妙的金融运作。
他们为自己的蒸汽机申请了专利,
因他们的蒸汽机节省下来的煤都会被收取专利费,
据说基于蒸汽机基础的提升,每次完成的成果他们也会收取专利费。
由于拥有专利,
博尔顿和瓦特赚取的钱不仅是通过售卖蒸汽机,
还有收取买家使用蒸汽机的专利费。
西部对蒸汽机的需求比较大,
需要从矿井中往外抽水,
矿主们迅速对博尔顿和瓦特更高效的蒸汽机产生了依赖性。
很多人很快开始讨厌每年上缴专利费,
为了避开专利,
一些康沃尔郡的工程师开始自己制造蒸汽机。
理查德.特里维西克,他在蒸汽技术方面勇于创新,
创造性地利用蒸汽动力技术发明了蒸汽车!
它足有八马力,
与瓦特发明的蒸汽机不同处是它可以移动。
这个发明的天才处在蒸汽驱动活塞处设置了高压蒸汽引擎。
特里维西克看到了高压效率更高,
这样就不需要真空和冷凝器了,
体积也不像房子那么大。
他的蒸汽机小,马力大,还可以移动。
当它第一次发出高压蒸汽释放时的声音,
它正是我们熟悉的火车鸣笛音!
新的蒸汽引擎显然更具潜力,
可用于长途运输。
但特里维西克并未成为现代铁路之父名垂青史。
他在铁矿工作,那里有个马拉车的轨道,
用于把钢拉到当地的一条运河,
他说如果能把蒸汽引擎用在这里更好,
于是他早了蒸汽引擎证明可以拉动十吨重物。
但是有个和蒸汽机无关的问题,
铁轨是铸铁的,并不结实,
上面加上十吨的重量就报废了,
相当讽刺的是,
轨道上再次用马来拉车。
科学史上经常有这样的问题,
伟大的想法需要在正确的时间出现在正确的地点。
特里维西克不善于做生意,
因此也不善于宣传自己,
如果当时他找到合伙人,
结果会大不一样。
可惜,他没找到像博尔特一样的合伙人可以出资支持他的想法并赚钱。
他在错误的时间出现在了错误的地点。
蒸汽机对全球都产生了重大影响,
像高压蒸汽这样的技术革新,
需要仰仗资金保证和专利保护,
蒸汽机的诞生,创造了之前难以想象的动力能源。
机器像无数匹马一样,
为工厂和作坊不停歇地工作。
使西方工业进入另一段辉煌篇章!